基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法
【專利摘要】一種基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，包括：基準信號電路1、2、3，控制電路參考電壓電路1、2、3，傳感器穩(wěn)?壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3，溫度滯回控制電路1、2、3和三取一電路；其中，基準信號電路1、2、3輸出端分別與控制電路參考電壓電路1、2、3和傳感器溫?壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3的輸入端連接；控制電路參考電壓電路1、2、3和傳感器溫?壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3的輸出端分別與溫度滯回控制電路1、2、3的輸入端連接；溫度滯回控制電路1、2、3輸出端分別與三取一電路輸入端連接；三取一電路輸出端輸出溫度驅(qū)動控制信號。通過本發(fā)明實現(xiàn)通過溫度信號自身的變化改變溫度驅(qū)動控制信號的高低變化，控制加熱裝置的開通與關(guān)斷，進而實現(xiàn)準確、自主控制溫度的目的。
【專利說明】
基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]屬于電源系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低飛行軌道、高精度自主熱控的艙外超大功率設(shè)備?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]空間站實驗艙艙外20kW超大功率設(shè)備入軌高度200km?400km，采用內(nèi)置加熱裝置自主熱控體制，同軌道高度自主熱控的衛(wèi)星電源分系統(tǒng)設(shè)備的功率較小。空間站實驗艙艙外20kW超大功率設(shè)備自主熱控體制在我國航天領(lǐng)域?qū)儆谑状问褂?。在空間站實驗艙艙外 20kW超大功率設(shè)備在軌運行時，需要保證設(shè)備安裝面溫度在-30°O+6(TC之間；并根據(jù)設(shè)備自身特點，經(jīng)過反復(fù)驗證和計算，確定了設(shè)備內(nèi)部加熱裝置的溫度控制區(qū)間為-20°C±2°C 一 10°C ±2°C，即當設(shè)備底板溫度低于-20°C時，加熱裝置開啟加熱，設(shè)備底板溫度高于-10 °(:時，加熱裝置關(guān)閉加熱。
[0003]溫度控制區(qū)間為-20°c ±2°c~-10°c ±2°C，為了提高溫度控制精度和可靠性，需要提高溫度驅(qū)動控制信號的產(chǎn)生電路的精度和可靠性，因此，溫度驅(qū)動控制信號產(chǎn)生電路的合理選擇，直接影響設(shè)備溫度控制的精度和可靠性，是信號變換技術(shù)的難點。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對空間站艙外設(shè)備單機易受外界惡劣空間環(huán)境的影響，溫度熱沖擊較大，尤其對于艙外超大功率單機，一次熱耗較大，難以保證產(chǎn)品在軌工作溫度，并且間接控制較難實現(xiàn)，要求產(chǎn)品自主熱控的的特點，發(fā)明了一種基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法。采用基準信號電路和傳感器溫-壓轉(zhuǎn)換電路將-20t>-10°C的溫度值轉(zhuǎn)換為6.408V~6.854V的電壓值，并通過控制電路參考電壓電路和溫度滯回控制電路轉(zhuǎn)換為高電平6.3V、低電平0.7V的電平信號，最后通過采用三取一電路，輸出一路中間溫度驅(qū)動控制信號來控制加熱裝置，實現(xiàn)準確、自主控制產(chǎn)品溫度的功能;該方法降低了產(chǎn)品成品、提高了溫度控制的精度和產(chǎn)品的可靠性。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:一種基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，包括:基準信號電路1、2、3，控制電路參考電壓電路1、2、3,傳感器穩(wěn)-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3,溫度滯回控制電路1、2、3和三取一電路;其中，基準信號電路1、2、3輸出端分別與控制電路參考電壓電路1、2、3和傳感器溫-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3的輸入端連接;控制電路參考電壓電路1、2、3和傳感器溫-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3的輸出端分別與溫度滯回控制電路1、2、3的輸入端連接;溫度滯回控制電路1、2、3輸出端分別與三取一電路輸入端連接;三取一電路輸出端輸出溫度驅(qū)動控制信號。通過本發(fā)明可是實現(xiàn)通過溫度信號自身的變化改變溫度驅(qū)動控制信號的高低變化，控制加熱裝置的開通與關(guān)斷，進而實現(xiàn)準確、自主控制溫度的目的。
[0006]本發(fā)明基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，先將溫度信號變換為電壓信號，再經(jīng)過溫度滯回比較器和電壓基準二極管，產(chǎn)生高精度的溫度驅(qū)動控制信號。由于溫度驅(qū)動控制信號的精度高，所以產(chǎn)品溫度的穩(wěn)定性可以得到很高的保證。另外，采用三條相同溫度驅(qū)動控制信號的產(chǎn)生電路，提高了溫度驅(qū)動控制信號的一致性?！靖綀D說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的一種電路連接框圖；圖2是本發(fā)明的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能方法的電路原理示意圖。
[0008]圖2中:N1~N3、可編程多路電壓基準源。N4~N6、運算放大器。V1~V3、電壓基準二極管。V4?V12、硅肖特基高速開關(guān)檢波二極管。ST 1?ST3、熱敏電阻。*R 1 ~*R6、調(diào)試電阻。R1? 尺21、固定電阻。￥〇1、￥〇2、￥〇3、溫度驅(qū)動控制信號1、2、3。1、2、3、基準信號電路1、2、3。4、5、6、 控制電路參考電壓電路1、2、3。7、8、9、傳感器穩(wěn)-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3。10、11、12、溫度滯回控制電路1、2、3。13、三取一電路。
[0009]【具體實施方式】:下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明:附圖1所示是電路連接框圖。
[0010]附圖2所示是本發(fā)明的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法電路示意圖， 包括:基準信號電路1、2、3，控制電路參考電壓電路1、2、3，傳感器穩(wěn)-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3，溫度滯回控制電路1、2、3和三取一電路。
[0011]基準信號電路1、2、3采用可編程多路電壓基準源完成+7.5V的電壓變換輸出?？删幊潭嗦冯妷夯鶞试?N1~N3)選用AD584，AD584輸出管腳1腳(10.0V)和2腳(5.0V)短接，電源電壓輸入+12V，實現(xiàn)輸出+7.5V。
[0012]控制電路參考電壓電路1、2、3采用電阻分壓實現(xiàn)，電阻分壓系數(shù)*R1/(R2+*R1)(* R3AR11+*R3)、*R5AR17+*R5)設(shè)置為0.8533，將+7.5V電壓變換為+6.4V輸出。固定電阻 (尺2、1?11、1?17)選用耵24-〇.251-2(^〇±1%的固定金屬膜電阻；可調(diào)電阻(噸1、*1?、噸5)選用選用RJ24-0.25W± 1%的金屬膜電阻配置為116kQ。
[0013]傳感器溫-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3采用固定電阻和熱敏電阻分壓后經(jīng)過電壓跟隨器來實現(xiàn)將溫度-20°0_10°C轉(zhuǎn)換為6.408V~6.854V電壓輸出。固定電阻(1?2、1?11、1?17)選用 RJ24-0.25W-5.1k Q ± 1%的金屬膜電阻，熱敏電阻(ST1?ST3)選用MF501;電壓跟隨器主要起到電壓隔離和阻抗變換的作用，選用單電源四運算放大器(N4-ON6-OF124來實現(xiàn)。[〇〇14]溫度滯回控制電路1、2、3采用滯回比較器來實現(xiàn)滯回區(qū)間6.408V~6.854V的控制，并通過電壓基準二極管保證高電平輸出6.3V，低電平輸出0.7V。滯回比較器由單電源四運算放大器、固定電阻和可調(diào)電阻組成；運算放大器(N4-B?N6-B)選用單電源四運算放大器 F124;固定電阻(1?3、1?4、1?12、1?13、1?18、1?19)選用耵24-〇.251-31^〇±1%的金屬膜電阻；可調(diào)電阻(*R2、*R4、*R6)選用RJ24-0.25W± 1%的金屬膜電阻配置為37.668k Q ;電壓基準二極管 (VI?V3)選用 2DW15D。[〇〇15]三取一電路采用電壓跟隨器、二極管和上拉電阻來實現(xiàn)三路溫度驅(qū)動控制信號輸入只取中間一路溫度驅(qū)動控制信號輸出的功能。電壓跟隨器由單電源四運算放大器(N4-A? N6-A)F124 和固定電阻(1?6、1?15、1?21)耵24-0.25￥-1]\^±1%組成；二極管(￥4~￥12)選用硅肖特基高速開關(guān)檢波二極管2Dk010;上拉電阻(R7~R9)選用RJ24-0.25W-10k Q ± 1%金屬膜電阻。
[0016]從以上描述可以得知，本發(fā)明的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法具有以下幾方面的優(yōu)點:1)采用硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控的方案可以增加誤差容量，避免因溫-壓轉(zhuǎn)換信號受干擾引起輸出異常，造成溫度驅(qū)動控制信號輸出異常，進而造成加熱裝置誤動作的隱患。
[0017]2)采用硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控的方案可以通過調(diào)整滯回比較器的起止翻轉(zhuǎn)點，控制加熱裝置的開啟和關(guān)斷，進而實現(xiàn)溫度的精確控制;并且通過硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控的方案不需軟件發(fā)送指令動作，通過硬件電路自身便可實現(xiàn)溫度的精確調(diào)節(jié)與控制，降低了產(chǎn)品成本，提高了產(chǎn)品價值和資源利用率。
[0018]3)基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方案將三路相同的溫度滯回控制電路輸出的溫度驅(qū)動控制信號輸入到三取一電路，實現(xiàn)只輸出中間溫度驅(qū)動控制信號，避免了其中一路溫度滯回控制電路輸出異常造成加熱裝置誤動作的故障模式，提高了電路的可靠度和產(chǎn)品的可靠性。
[0019]本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，其特征在于，該方法包括:基準信 號電路1、2、3,控制電路參考電壓電路1、2、3,傳感器溫-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3,溫度滯回控制電 路1、2、3和三取一電路;其中，基準信號電路1、2、3輸出端分別與控制電路參考電壓電路1、2、3和傳感器溫-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3的輸入端連接;控制電路參考電壓電路1、2、3和傳感器 溫-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3的輸出端分別與溫度滯回控制電路1、2、3的輸入端連接;溫度滯回控 制電路1、2、3輸出端分別與三取一電路輸入端連接;三取一電路輸出端輸出溫度驅(qū)動控制 信號。2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，其特征在于，所 述的基準信號電路1、2、3由可編程多路電壓基準源實現(xiàn)。3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，其特征在于，所 述的控制電路參考電壓電路1、2、3由電阻分壓實現(xiàn)。4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，其特征在于，所 述傳感器溫-壓轉(zhuǎn)換電路1、2、3由固定電阻和熱敏電阻分壓后經(jīng)過電壓跟隨器來實現(xiàn)。5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，其特征在于，所 述溫度滯回控制電路1、2、3由滯回比較電路實現(xiàn)。6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硬件滯回電路實現(xiàn)自主熱控功能的方法，其特征在于，所 述三取一電路由運算放大器、二極管和上拉電阻來實現(xiàn)三路溫度驅(qū)動控制信號輸入只取中 間一路溫度驅(qū)動控制信號輸出的功能。
【文檔編號】G05D23/24GK105955347SQ201610416776
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】洪停磊, 馬季軍, 屈誠志, 涂浡, 葛茂艷, 冷學(xué)敏
【申請人】上海空間電源研究所